基于學科核心素養的高中物理學史教學策略

摘 要：舉例闡述利用物理學史組織教學的策略，使其真正為物理學科核心素養的提升服務。

關鍵詞：核心素養;物理學史;教學策略

2017年底，《普通高中物理課程標準（2017年版）》（以下簡稱《新課標》）發布，指出高中物理學科的核心素養包括物理觀念、科學思維、科學探究、科學態度與責任四個方面，也就是說經過高中物理的學習，學生需要在這四個方面有所提升，由此提升這四個方面的核心素養也成為了高中物理教學的首要目標。

物理學史是人類對大自然種種物理現象的認識史，如物理學概念和思想發展過程，以及物理現象發生和發展的基本規律的認識等[1]。它具有“物理科學內容，歷史科學過程”的鮮明特色，蘊含著豐富的科學方法、科學思想、科學精神、科學態度以及科學世界觀等內容[2]。對學生了解物理學知識的來源與發展，掌握物理學的研究方法，培養物理學科核心素養具有重要的作用。

如何有效利用物理學史去組織教學使其真正為物理學科核心素養的提升服務。筆者以為可以從以下幾個方面進行。

1 加強對物理學史的重視度

物理學史內容在教材中主要分布于各章節的正文部分，如“發現未知天體”、“伽利略對自由落體運動的研究”等，這部分內容在教學中受到教師與學生的重視。但是，很多教師只是按照其知識屬性組織教學，而沒有按照其科學史的屬性組織教學。還有相當一部分的物理學史內容分布于教材的特色欄目中，如“從伽利略的一生看科學與社會”分布于“STS”欄目;“牛頓的科學生涯”分布于“科學足跡”欄目;“法拉第和場的概念”分布于“科學漫步”欄目。這部分物理學史很多沒有受到教師和學生應有的重視，很多教師只是簡單的讓學生閱讀更有甚者直接忽略不管。如此教材設置這些物理學史的意義就根本沒有得以體現。造成這種現象的根本原因是：教師對于物理教學的理解還停留在知識本位階段，而《新課標》要求學生學習物理學科后在“物理觀念”、“科學思維”、“科學探究”、“科學態度與責任”等素養方面有提升。所以，傳統的教學觀念顯然是不符合核心素養培養目標的，教師必須改變觀念，重視教材物理學史內容，借此去提升學生物理學科核心素養。

2 設身處地的處理物理學史

在歷史發展的不同時期，受當時所處的社會環境、人文觀念以及科學技術的制約，科學家對某一問題的觀點或對某一事物的認識等有其局限性。所以，教學中設身處地的去理解和處理物理學史問題，才能真正讓學生理解物理學史中包含的問題解決思想、科學家的態度等等，才能切實的實現物理學史的教學價值。例如在學習“劃時代的發現”時，教師先引導學生明確19世紀初期人們對電與磁的認識——“電和磁是互不相關的”。1820年無意中奧斯特發現通電導線可以引起小磁針轉動。隨后證明電流確實可以使得磁針偏轉，并將其作用稱為電流的磁效應。既然電流具有磁效應，那么磁鐵能夠使得導線中產生電流嗎？法拉第認為“由磁產電”，并進行長達十年實驗，終于在1831年發現電磁感應現象。教師在介紹每個時期科學家的觀點和發現時，不能直接引導學生批判前人看法和觀點，而應該引導學生從當時的科學環境、技術背景等方面分析，使得學生明白科學的發展受技術和觀念的影響。如此才能在理解物理學相關概念、規律發展的同時，提升學生對待物理學的態度。

3 以問題推進物理學史的學習

物理學史簡言之就是物理學相關內容發展的歷史。不管是對一個現象的認識，還是一個概念或規的發展，都是產生疑問尋找方法解決問題升華問題的過程。所以，學習物理學史最佳的教學方式莫過于以問題串引領課堂。例如在學習“法拉第和場的概念”時，教師可以引導學生把握引領這部分內容的核心問題——“對于相隔一定距離的電荷或磁體間的相互作用如何發生？”然后，以此問題為主線，介紹不同時期科學家的認識：19世紀之前不少物理學家持超距作用觀點。在此教師可以引導學生分析什么是超距作用，物理學家提出這一觀點的背景和依據是什么？二三十年后，麥克斯韋將法拉第關于電磁場的樸素簡單圖像轉換成精制而定量的描述，進而預言電磁波的存在，并把光現象和電現象統一起來。在此教師引導學生分析麥克斯韋將電磁場的簡單圖像轉換成定量描述的意義。如此，學生才能真正從物理學史的學習過程中掌握科學的思維素養、科學的探究意識、以及形成“物理學發現是無數科學家經過很多年的探索才獲得的”這樣一種樸素的物理學觀念。

4 以科學家的事跡感染學生

物理學史的另外一項重要的功能是可以通過重現科學家的探究歷程，讓學生體會科學家嚴謹認真、實事求是和持之以恒的科學態度。例如在物理學史“科學發現的啟迪和偉大的科學家法拉第”中，提及奧斯特、法拉第等著名物理學家等都是大量閱讀自己研究領域內前人研究成果，并積極的思考和實驗探索，才取得引人注目的成就。這能夠讓學生明白那些著名的物理學家并非天生睿智，他們只是比常人更愛思考，比常人更勇于探究。另外，在該物理學史中也提到——“大多數的具有社會責任感的科學家都將自己的發現、發明與人類的利益和命運聯系起來。”這對學生理解如何實現個人價值與社會價值有積極作用，只有以人類共同利益為追求才能獲得更加強大的動力，去探索未知的事物。此外，“法拉第謝絕了皇家學會會長、皇家研究院院長、倫敦大學教授等職位和頭銜，也不肯接受貴族爵位。”這一段文字中學生能夠看到偉大的科學家并非將物質追求放在首位，也不將個人的功名看作成功標志，他們以追求新發現、新知識而狂喜。什么才是人生追求的目標，這為學生提供了很好的參照。

參考文獻：

[1]蔡景陽.物理學史在高中物理教學中的作用及應用[J].高考，2019（18）：74.

[2]楊學峰.物理學史教育在高中教學中的重要作用[J].新課程（中學），2018（12）：85.

課題：甘肅省教育科學“十三五”規劃2019年度一般課題“學科核心素養視角下高中物理學史的教學價值及教學策略研究”（課題立項號：GS[2019]GHB1919）階段性研究成果

作者簡介：賈曉勇，高級教師。